4K可能不如1080P清晰？带你了解视频画质的秘密

4K可能不如1080P清晰？带你了解视频画质的秘密


网速、屏幕素质以及视频成像技术的突飞猛进让用户对视频画质的要求越来越高。

目前绝大多数正规视频网站都会对视频的分辨率进行标注。但一个比较奇特的现象是——很多平台对高清的标准都各不相同，1080P视频在有些平台标注为高清，有些平台540P就已经是属于「高清」了。

甚至在不同的视频平台上都可能出现4K视频的画质，部分细节不如1080P的情况，比如爱奇艺上的4K版本和小破站（B站）上1080P杜比视界的《流浪地球》。



这期就来讲讲，视频的画质究竟取决于哪些因素，以及如何改善和提高画质。

视频的画质不仅仅取决于分辨率
分辨率是指视频在一定区域内包含的像素点的数量。以1080P为例，「P」指的是Progressive Scan逐行扫描，与之相对应的还有「i」Interlaced Scan隔行扫描。「1080」指的是垂直方向有1080条水平扫描线，通常1080p的画面分辨率为1920×1080。



另外我们常说的4K，指的是横向有接近4000个像素，分辨率一般为3840*2160，因此在有些平台比如Youtube会将其标注为2160P。



在很多人的潜意识里，分辨率越高往往都意味着视频更加清晰。比如观看同一个视频时，从480P、720P切换到1080P时往往都会来比较大的画质提升。但如果是不同平台的视频，这结论则不一定成立。

准确来说，分辨率越高并不一定画质就高，分辨率更多时候是决定视频画质的上限。


比如我们将一个1080P的视频放在视频剪辑软件中，强制拉伸输出为4K分辨率，在其他参数基本不变的情况下，画质基本不会有什么差别。


再举一个比较极端的例子，将一个原本只有720P的视频强制输出为4K分辨率的视频，再与其原生的1080P视频对比。可以看到虽然是4K分辨率，但是它画面细节、画质要比原生1080P差。



事实上除了分辨率外，视频画质的影响因素可能还有片源质量、视频码率、视频的编码协议等等。

片源质量如何影响画质
目前许多成片视频的素材大多都是通过手机、相机录制而来。因此这一类视频的最终画质很大程度取决于拍摄的设备及素材。


许多创作团队或者个人在录制视频时会选择高于最终成片的规格，比如要产出1080P的视频，他们可能会录制4K分辨率的视频，方便后期的缩放和裁剪。


这样做的好处也很明显，用4K拍摄的画面会保留更多的细节和色彩，后期可以带来更干净的调色效果、更清晰的颜色呈现。即便最后只是输入1080P的视频，整体的画质、色彩都要优于用1080P规格录制后剪出的视频。为数不多的缺点则是剪辑4K视频对电脑配置要求更高。

甚至目前一些高端的专业相机比如索尼A7r3、r4等，在Super 35mm格式下，相机通过使用全像素读取的方式超采样约5K分辨率像素的大量源信息并生成4K视频，从而获得更出色的细节和深度。


另外，在拍摄的过程中，不同的拍摄环境（天气、光线）、拍摄参数（分辨率、帧率、对焦、感光度、白平衡）等等都会直接或间接影响最终的成片质量。


第二类成片视频的素材来源也可以是现有视频或者片段，典型的例子就是电影解说类视频。一些年代比较久远的老电影，其二次创作的最终视频往往都是不如一些新出的电影。

其次，为了便于传输，目前市面上现有的视频素材基本都经历过二或者多次压缩。从不同平台下载的、不同压缩比率的视频素材也会直接影响最终的成片。

当然，视频的素材不仅仅只有前面提到的拍摄和已有素材，还可以是PPT、录屏内容等等，这里不具体展开。

视频码率、编码如何影响画质
目前用户手机各类视频App或者网站看到的视频，基本上都经历了二次压缩。目前国内外各大视频网站（包含短视频）普遍的做法都是降低视频的码率（也称比特率）来降低视频的数据量，从而缓解服务器和网络带宽压力。


码率单位一般为Kbps或者Mbps，指的是一秒包含了多少数据量。更高的视频分辨率，更复杂的色彩明暗关系，更快速的像素变化，都需要更大的码率来容纳。而如果视频的码率（数据量）达不到要求，视频的画质就会降低，画面中就会出现一些小马赛克或者涂抹的迹象，这一现象在科幻类的电影上较为常见。



视频的码率一般无法直接在App或者手机端查看，部分支持在网页端视频播放界面，右键选择“视频统计信息”查看；或者在PC上下载视频后右键属性，“详细信息”中查看；Mac则需要使用专门的播放器（比如iina），使用“检查器”查看。


另外，码率分为恒定码率（CBR）和可变码率（VBR）。可变码率通常会更加实用一些，编码器会分析画面，在复杂的画面提供比较高的码率，在相对简单或者变化不明显的画面提供低码率，整体上提升了画质；而恒定码率目前则主要应用于网络直播上。


除了码率外，视频的编码同样也会影响到视频的画质。目前使用最普遍的编码格式为高级视频编码H.264/AVC（Advanced Video Codec）,包含拍摄、视频封装和网站视频的播放等等。另一种比较常见的编码则为高效率视频编码H.265/HEVC（High Efficiency Video Coding）。



反复的质量比较测试表明，在相同的图像质量下，相比于H.264，通过H.265编码的视频大小将减少大约39-44%。在一些比较主观的测试中，在码率减少51-74%的情况下，H.265编码视频的画质还能与H.264编码视频近似甚至更好。

即便编码效率更高、画质更高，由于H265编码更为复杂，专利许可费用昂贵加上需要硬件支持等问题，目前H.265普及程度或者使用率远不如H.264。



不过，目前国内外科技巨头、流媒体平台都在探索更为高效的视频编码格式，比如VP9和AV1。比如目前国外的youtube在其2160P（4K）视频上普遍采用的就是VP9，而国内的小破站则在4K视频上使用了AV1编码。

关于视频的画质，其实还有不少其他的影响因素，比如拍摄时的色深和色度采样。相比于8bit的色深，10bit带来的10.7亿种（2的30次方）色彩可以在录制天空时记录丝滑的渐变，而不会出现色彩断层。

总结
作为视频创作者，想要更好的画质，良好的拍摄设备以及较高拍摄规格是基础。

在目前视频网站普遍都进行二次压缩的情况下，提供高分辨率、高码率来应对网站的压缩也是一种有效的方法。

再者，对于一些本身画质一般的素材，通过机器学习对素材进行去噪、色彩增强、超分等处理，往往也能得到比较好的画质。比较典型的例子就是4K修复的演唱会、电影或者片段等等。



而作为观看视频的用户，选择好的视频平台或者片源则比较关键。前边提到的，不同平台对视频的分辨率标注都不同且在用户普遍无法注意到的视频最大码率方面也有差异。根据现有经验，国外的流媒体平台在码率上普遍优于国内的流媒体平台爱优腾。



在播放流媒体视频时，在硬件条件支持的情况下，切换更为高效的编码也或许也能起到一定作用。